JP4169173B2 - 車載用電源装置及び車載装置 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、車載用電源装置およびこの車載用電源装置を含む車載装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
電気自動車、および、ハイブリッド車においては、車輪を動かすモータおよびモータドライブ回路の他に、車載機器（以下補機と称する）を駆動するための車載用電源装置を備える。補機には、各種灯器、冷暖房装置、ラジオ等の各種の機器が含まれている。これらの補機は、充電可能な補機用直流電源から電力供給を受けて動作する。車載用電源装置は、主に、上述した補機用直流電源を充電すると共に、補機用直流電源と一緒になって、補機に電力を供給するために用いられる。車載用電源装置は、ＤＣーＤＣコンバータを含み、車輪駆動モータのための主電源（メインバッテリ）から、主電源投入スイッチ（イグニッションスイッチ）を経て供給される直流電力をスイッチングし、かつ、電圧値の異なる直流電圧に変換して、補機および補機用直流電源に供給する。
【０００３】
補機用直流電源の端子電圧および車載用電源装置の直流出力電圧は、通常は、補機に見合った電圧値に保たれている。ところが、ＤＣーＤＣコンバータの故障等のために、過電圧状態になることがある。過電圧状態になると、補機用直流電源および補機にダメージを与えることになるので、通常は、車載用電源装置に過電圧保護回路を備える。
【０００４】
過電圧保護回路としては、種々の回路構成が提案されているが、基本的には、車載用電源装置の直流出力電圧を、抵抗分圧回路によって検出し、検出された電圧信号を、基準電圧信号と比較し、電圧検出信号が基準電圧信号よりも高くなった時に、過電圧検出信号を出力する。そして、この過電圧検出信号を、制御回路に供給し、制御回路によって、ＤＣーＤＣコンバータの動作を停止させる。
【０００５】
上述したように、車載用電源装置は、補機用直流電源を充電すると共に、補機用直流電源と一緒になって、補機に電力を供給するために用いられるものであるので、車載用電源装置の直流出力側には、常に、補機用直流電源が接続された状態になっている。車載用電源装置の直流出力側には、直流出力電圧を検出する抵抗分圧回路が接続されているので、主電源投入スイッチをオフにした状態でも、抵抗分圧回路に電流が流れ、補機用直流電源の放電を招く。このため、車の不使用期間が長期にわたった場合には、補機用直流電源の放電が、使用不能の状態まで進んでしまうことがある。
【０００６】
更に、補機用の補機用直流電源が接続された状態になっている直流出力側に、直流出力電圧を検出する抵抗分圧回路が接続されているので、主電源投入スイッチがオフになっていても、抵抗分圧回路から過電圧保護回路に対して、電圧検出信号が入力されている。これに対して、電圧検出信号と対比される基準電圧信号は、主電源投入スイッチによってオン、オフされる直流入力電圧を利用して生成される。このため、車載装置の初期起動または再起動時に過電圧保護回路が誤動作を生じることがある。
【０００７】
実際の回路では、電圧検出のための分圧抵抗回路のみならず、基準電圧を作るための回路等が含まれてることがあり、このような場合には、補機用直流電源の放電は更に進む。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
本発明の課題は、補機用直流電源および補機等を、過電圧から保護する過電圧保護機能を有する車載用電源装置を提供することである。
【０００９】
本発明のもう一つの課題は、主電源投入スイッチ（イグニッションスイッチ）がオフになっているとき、過電圧保護回路による補機用直流電源の放電作用を完全に阻止し得る車載用電源装置を提供することである。
【００１０】
本発明の更にもう一つの課題は、最小限の回路変更によって、過電圧保護回路による補機用直流電源の放電作用を完全に阻止し得る車載用電源装置を提供することである
本発明の更にもう一つの課題は、車の不使用時の補機用直流電源の放電を確実に阻止し得る車載用電源装置を提供することである。
【００１１】
本発明の更にもう一つの課題は、遮断電流が微小であり、小容量のスイッチ素子を用い得る車載用電源装置を提供することである。
【００１２】
【課題を解決するための手段】
上述した課題を解決するため、本発明に係る車載用電源装置は、少なくとも一対の入力端子と、少なくとも一対の出力端子と、ＤＣーＤＣコンバータと、制御回路と、過電圧保護回路と、スイッチ手段とを含む。
【００１３】
前記ＤＣーＤＣコンバータは、前記一対の入力端子に主電源投入スイッチを介して供給される直流入力電圧を、異なる電圧値を持つ直流電圧に変換して、前記一対の出力端子に供給する。前記制御回路は、前記ＤＣーＤＣコンバータを制御する。
【００１４】
前記過電圧保護回路は、前記ＤＣーＤＣコンバータから前記一対の出力端子に供給される前記直流出力電圧を検出して電圧検出信号を生成するとともに、前記電圧検出信号を前記基準電圧信号と比較して過電圧検出信号を生成し、前記過電圧検出信号を前記制御回路に供給する。
【００１５】
前記スイッチ手段は、前記主電源投入スイッチと連動し、前記ＤＣーＤＣコンバータの出力側と前記過電圧保護回路との間に形成される電気回路を開閉する。
【００１６】
上述した車載用電源装置において、一対の入力端子に供給される直流入力電圧は、ＤＣーＤＣコンバータにより、異なる電圧値を持つ直流電圧に変換され、一対の出力端子に供給される。一対の入力端子に供給される直流入力電圧は、従来と同様に、車輪駆動用モータ、および、その駆動回路のために備えられた主電源（メインバッテリ）から供給される。一対の出力端子には、通常の構成に従って、補機用直流電源および補機が接続されている。ＤＣーＤＣコンバータは補機用直流電源および補機に適した電圧値を持つ直流電圧を出力する。補機用直流電源はＤＣーＤＣコンバータから供給される直流出力電圧によって充電される。補機は、主に、補機用直流電源を電源として動作する。
【００１７】
過電圧保護回路は、ＤＣーＤＣコンバータから一対の出力端子に供給される直流出力電圧を検出して電圧検出信号を生成する。ＤＣーＤＣコンバータの故障等で、直流出力電圧が過電圧状態になると、電圧検出信号が上昇する。そして、電圧検出信号が基準電圧信号よりも高くなった時に、過電圧検出信号を出力する。この過電圧検出信号を、制御回路に供給し、制御回路によって、ＤＣーＤＣコンバータの動作を停止させる。
【００１８】
スイッチ手段は、主電源投入スイッチと連動し、ＤＣーＤＣコンバータの出力側と過電圧保護回路との間に形成される電気回路を開閉する。この回路構成によれば、車の不使用期間が長期にわたった場合でも、過電圧保護回路に含まれる電気回路、例えば、直流出力電圧検出用の抵抗分圧回路による補機用直流電源の放電が、完全に阻止される。
【００１９】
しかも、主電源投入スイッチのオン、オフを利用して、スイッチ手段をオン、オフさせることができるから、専用のスイッチが不要であり、最小限の回路変更によって、過電圧保護回路による補機用直流電源の放電作用を完全に阻止し得る。
【００２０】
スイッチ手段は、主電源投入スイッチと連動するので、主電源投入スイッチをオフにすれば、スイッチ手段も必ずオフになる。即ち、スイッチ手段の切れ忘れを生じる余地がないから、車の不使用時の補機用直流電源の放電を確実に阻止することができる。
【００２１】
また、スイッチ手段は、ＤＣーＤＣコンバータの出力側と過電圧保護回路との間に形成される電気回路を開閉するので、遮断電流が微小であり、小容量のスイッチ素子を用いることができる。
【００２２】
一つの態様として、前記過電圧保護回路は、電圧検出回路と、比較器とを含む。前記電圧検出回路は、前記スイッチ手段を介して、前記ＤＣーＤＣコンバータの出力側に接続され、前記前記ＤＣーＤＣコンバータの出力側に現れる前記直流出力電圧を検出する。前記比較器は、前記直流出力電圧検出信号と、基準電圧とを比較して、前記直流出力電圧が前記基準電圧よりも高いときに、前記過電圧検出信号を出力する。この回路構成によれば、電圧検出回路による補機用直流電源の放電、それに伴う電力消費が完全に阻止される。
【００２３】
上記構成をとる場合、前記基準電圧は、前記主電源投入スイッチの投入と同期して立ち上がり、前記スイッチ手段は、前記基準電圧が前記電圧検出信号の定常レベルよりも高くなった後にオンとなるよう構成することが、望ましい。この構成によれば、初期起動及び再起動における過電圧保護回路の誤動作を回避することができる。
【００２４】
本発明の他の目的、構成及び利点については、添付図面を参照し、更に詳しく説明する。添付図面は、単に、例示に過ぎない。
【００２５】
【発明の実施の形態】
図１は本発明に係る車載用電源装置を用いた車載装置の電気回路図である。図示された車載装置は、主電源１と、主電源投入スイッチ２Ａと、モータドライブ回路３と、モータ４と、車載用電源装置５とを含む。主電源１は、バッテリを含む。モータドライブ回路３は、主電源１から、主電源投入スイッチ２Ａを介して供給される直流電力をモータ４に供給する。モータ４は、車輪駆動源として用いられる。内燃機関を有する車またはハイブリッド車においては、モータドライブ回路３及びモータ４の代わりに、または、これらとともに、内燃機関を有する。これらの場合、主電源投入スイッチ２Ａはイグニッションスイッチとして用いられる。
【００２６】
電源装置５は、少なくとも一対の入力端６、７と、少なくとも一対の出力端子８、９と、ＤＣーＤＣコンバータ１０と、制御回路１１と、過電圧保護回路１２と、スイッチ手段２Ｂとを含む。更に、実施例では、補機用直流電源１３および補機１４が図示されている。補機用直流電源１３は充電可能な二次バッテリである。
【００２７】
ＤＣーＤＣコンバータ１０は、入力端６、７に供給される直流入力電圧Ｖｉｎを、異なる電圧値を持つ直流電圧Ｖ０に変換して出力端子８、９に供給する。出力端子８は高電位側出力ライン７１に接続され、出力端子９は低電位側出力ライン７２に接続されている。ＤＣーＤＣコンバータ１０は、主電源投入スイッチ２Ａを介して、主電源１から直流入力電圧Ｖｉｎの供給を受ける。図示は、ＤＣーＤＣコンバータ１０を、主電源投入スイッチ２Ａに直接に接続した例を示してあるが、主電源投入スイッチ２Ａのオン、オフ信号によって動作する他のスイッチを利用してもよい。制御回路１１は、ＤＣーＤＣコンバータ１０を制御する。
【００２８】
過電圧保護回路１２は、ＤＣーＤＣコンバータ１０から出力端子８、９に供給される直流出力電圧Ｖ０を検出し、過電圧検出信号Ｖ２を生成し、過電圧検出信号Ｖ２を制御回路１１に供給する。
【００２９】
過電圧保護回路１２は、比較器１２１を含むことができる。比較器１２１は、入力端（＋）に電圧検出信号Ｖ１が供給され、入力端（−）に基準電圧信号Ｖｒ１が供給される。そして、電圧検出信号Ｖ１の電圧値が、基準電源から供給される基準電圧信号Ｖｒ１の電圧値よりも高いとき、即ち、Ｖ１＞Ｖｒ１のとき、過電圧である旨の過電圧検出信号Ｖ２を生成する。基準電源は直流入力電圧Ｖｉｎまたは直流出力電圧Ｖ０から得ることができる。
【００３０】
比較器１２１の出力端と、入力端（＋）との間にはダイオード１２４が接続されている。このダイオード１２４は比較器１２１の自己保持動作のために付加されたものである。実施例において、抵抗１２２、１２３によって、直流出力電圧Ｖ０を分圧し、その分圧電圧を、電圧検出信号Ｖ１として、入力端（＋）に供給する。
【００３１】
スイッチ手段２Ｂは、主電源投入スイッチ２Ａと連動し、ＤＣーＤＣコンバータ１０の出力側と過電圧保護回路１２との間に形成される電気回路を開閉する。即ち、スイッチ手段２Ｂは、車輪駆動装置に対して、主電源を供給するために備えられた主電源投入スイッチ２Ａがオンになったときにオンとなり、主電源投入スイッチ２Ａがオフになったときにオフになる。実施例において、スイッチ手段２Ｂは、高電位側出力ライン７１と、抵抗１２２及び抵抗１２３の直列回路で構成される電圧検出回路の一端との間に接続されている。抵抗分圧回路以外の電気回路であっても、補機用直流電源１３に対する放電回路を構成する回路であれば、本発明は適用できることはいうまでもない。
【００３２】
次に、主電源投入スイッチ２Ａが閉じている場合の動作を、図２を参照して説明する。入力端６、７に供給される直流入力電圧Ｖｉｎは、ＤＣーＤＣコンバータ１０により、異なる電圧値を持つ直流電圧Ｖ０に変換され、出力端子８、９に供給される。入力端６、７に供給される直流入力電圧Ｖｉｎは、従来と同様に、車輪駆動用モータ４、および、モータドライブ回路３等のために備えられた主電源（メインバッテリ）１から供給される。出力端子８、９には、通常の構成に従って、補機用直流電源１３および補機１４が接続されている。ＤＣーＤＣコンバータ１０は補機用直流電源１３および補機１４に適した電圧値を持つ直流電圧Ｖ０を出力する、補機用直流電源１３はＤＣーＤＣコンバータ１０から供給される直流出力電圧Ｖ０によって充電される。補機１４は、主に、補機用直流電源１３を電源として動作する。補機１４には、各種灯器、冷暖房装置、ラジオ等の各種の機器が含まれる。
【００３３】
主電源投入スイッチ２Ａが閉じられた場合、これに連動して、スイッチ手段２Ｂが閉じる。従って、高電位側出力ライン７１と低電位側出力ライン７２との間には、直流出力電圧Ｖ０を検出する抵抗１２２、１２３の直列回路が構成される。過電圧保護回路１２は、ＤＣーＤＣコンバータ１０から出力端子８、９に供給される直流出力電圧Ｖ０を検出して電圧検出信号Ｖ１を生成する。直流出力電圧Ｖ０が正常値にある場合は、電圧検出信号Ｖ１は基準電圧信号Ｖｒ１よりも低くなっており、比較器１２１の出力は低レベル（論理値０とする）にある。この状態は、過電圧が生じていないことに対応する。
【００３４】
ＤＣーＤＣコンバータ１０の故障等で、直流出力電圧Ｖ０が、例えば、ｔ１時（図２（ａ）参照）に過電圧状態になると、電圧検出信号Ｖ１が上昇する。そして、電圧検出信号Ｖ１が基準電圧信号Ｖｒ１よりも高くなった時に、比較器１２１が反転動作をし、論理値１の過電圧検出信号Ｖ２を出力する。この過電圧検出信号Ｖ２を、制御回路１１に供給し、制御回路１１によって、ＤＣーＤＣコンバータ１０の動作を停止させる。比較器１２１の出力端と入力端（＋）との間には、ダイオード１２４が接続されているので、出力端に論理値１の過電圧検出信号Ｖ２を生じた場合、この論理値１の過電圧検出信号Ｖ２は、ダイオード１２４を通して、入力端（＋）に供給される。従って、過電圧検出信号Ｖ２が一旦出力された後、電圧検出信号Ｖ１が論理値０に縮退したとしても、比較器１２１の出力である過電圧検出信号Ｖ２は、論理値１を維持する（図２（ｂ）参照）。
【００３５】
次に、主電源投入スイッチ２Ａが切られた（オフ）場合、スイッチ手段２Ｂは、主電源投入スイッチ２Ａと連動し、オフになる。これにより、直流出力電圧Ｖ０を検出するために備えられた抵抗分圧回路１２２、１２３が、オープン回路となる。従って、車の不使用期間が長期にわたった場合でも、直流出力検出用の抵抗分圧回路１２２、１２３による補機用直流電源１３の放電が完全に阻止される。このため、主電源投入スイッチ２Ａがオフになっているとき、過電圧保護回路１２による補機用直流電源１３の放電作用を完全に阻止し得る。
【００３６】
主電源投入スイッチ２Ａのオン、オフの信号は、車載装置の各種動作の基本信号として従来より利用されている。本発明において、このオン、オフ信号を利用して、スイッチ手段２Ｂを主電源投入スイッチ２Ａに連動させることができる。従って、最小限の回路変更によって、過電圧保護回路１２による補機用直流電源１３の放電作用を完全に阻止し得る。
【００３７】
しかも、スイッチ手段２Ｂは、主電源投入スイッチ２Ａと連動するので、主電源投入スイッチ２Ａをオフにすれば、スイッチ手段２Ｂも必ずオフになる。即ち、スイッチ手段２Ｂの切れ忘れを生じる余地がないから、車の不使用時の補機用直流電源１３の放電を確実に阻止することができる。
【００３８】
更に、スイッチ手段２Ｂは、ＤＣーＤＣコンバータ１０の出力側と過電圧保護回路１２との間に形成される電気回路、例えば電圧検出用の抵抗分圧回路１２２、１２３を開閉するので、遮断電流が微小であり、小容量のスイッチ素子を用いることができる。
【００３９】
比較器１２１において、電圧検出信号Ｖ１と、基準電圧Ｖｒ１とを比較して、過電圧検出信号Ｖ２を生成する回路構成を採用する場合、主電源投入スイッチ２Ａの投入と同期して基準電圧Ｖｒ１が立ち上がり、スイッチ手段２Ｂは、基準電圧Ｖｒ１が電圧検出信号の定常レベルよりも高くなった後にオンとなるように構成することが望ましい。この構成によれば、初期起動及び再起動における過電圧保護回路１２の誤動作を回避することができる。次にこの点について、図３を参照して説明する。
【００４０】
主電源投入スイッチ２Ａがｔ０時に投入された場合（図３（ａ）参照）、その投入と同期して、比較器１２１に供給される基準電圧Ｖｒ１を立ち上げる（図３（ｂ）参照）。このような回路動作は、主電源投入スイッチ２Ａが投入されたときに直ちに動作を開始する補助電源（図示しない）から、基準電圧Ｖｒ１を供給することによって実現できる。
【００４１】
主電源投入スイッチ２Ａと連動させるスイッチ手段２Ｂは、基準電圧Ｖｒ１が電圧検出信号Ｖ１の定常レベルＶＬ１よりも高くなったｔ１時よりは後のｔ２時にオンとなるよう構成する。従って、スイッチ手段２Ｂがオンとなるｔ２時は、主電源投入スイッチ２Ａがオンとなるｔ０時よりも、時間△ｔだけ遅れる（図３（ｃ）参照）。このような回路動作は、主電源投入スイッチ２Ａがオンとなったことを示す信号を、例えば、遅延回路に供給し、遅延回路によって得られた遅延時間をおいて、スイッチ手段２Ｂをオン動作させることにより、容易に実現することができる。
上記の回路作用によれば、初期起動及び再起動において、スイッチ手段２Ｂがオンとなるｔ２時には、過電圧でない限り、必ず、Ｖｒ１＞Ｖ１が成立するから、Ｖ１＞Ｖｒ１となることによる過電圧保護回路１２の誤動作を回避することができる。
【００４２】
次に、本発明に係る車載用電源装置の他の実施例を、図４〜９を参照して説明する。図４〜９の何れの実施例においても、主電源投入スイッチ２Ａと連動し、オフになるスイッチ手段２Ｂが備えられている。スイッチ手段２Ｂが、主電源投入スイッチ２Ａと連動してオフになると、直流出力電圧Ｖ０を検出するために備えられた抵抗分圧回路１２２、１２３が、オープン回路となる。従って、車の不使用期間が長期にわたった場合でも、直流出力検出用の抵抗分圧回路１２２、１２３による補機用直流電源１３の放電が完全に阻止される。このため、主電源投入スイッチ２Ａがオフになっているとき、過電圧保護回路１２による補機用直流電源１３の放電作用を完全に阻止し得る。この点は、図１に示した実施例と同じである。以下、図４〜９の実施例の説明に関しては、図１に示されていない特徴部分を中心にして説明する。
【００４３】
図４は本発明に係る車載用電源装置を用いた車載装置の電気回路図である。図４の実施例の特徴は、過電圧保護回路１２が、電流検出回路２８と、基準電圧設定回路２７とを含むことである。図示実施例において、電流検出回路２８は、出力端８、９に流れる電流Ｉ２またはこれに対応する電流を検出し、電流検出信号Ｖｄを出力する。電流検出信号Ｖｄは、電流Ｉ２を電圧に変換して得られた電圧信号である。電流検出回路２８としては、各種の電流検出手段を用いることができる。例えば、抵抗を用いた電流検出手段、電流Ｉ２によって生じる磁界に応答する電流検出手段等を用いることができる。また、電流検出回路２８を、脈動電流、または、交流電流の流れる回路ループ内に挿入した場合は、カレントトランス等を用いることもできる。
【００４４】
基準電圧設定回路２７は、電流検出回路２８によって得られた電流検出信号Ｖｄにより、基準電圧Ｖｒの値を変え、電圧検出信号Ｖ１と比較される基準電圧信号Ｖｒ１を、比較器１２１の入力端（−）に供給する。
【００４５】
次に、図４に示された実施例の動作を説明する。入力端６、７に供給された直流入力電圧Ｖｉｎは、ＤＣーＤＣコンバータ１０により、異なる電圧値を持つ直流電圧に変換され、出力端子８、９に供給される。そして、出力端子８、９に現れた直流出力電圧Ｖ０が、給電用ケーブル７３、７４を通して、補機用直流電源１３及び補機１４に供給される。
【００４６】
過電圧保護回路１２の電流検出回路２８は、出力端８、９に流れる電流Ｉ２またはこれに対応する電流を検出する。基準電圧設定回路２７は、電流検出回路２８によって得られた電流検出信号Ｖｄにより、基準電圧Ｖｒの値を変え、電圧検出信号Ｖ１と比較される基準電圧信号Ｖｒ１を、比較器１２１の入力端（−）に供給する。
【００４７】
ここで、電流検出信号Ｖｄには、給電用ケーブル７３、７４の抵抗、接続部分の接触抵抗、及び、給電用ケーブル７３、７４を流れる電流値の情報が含まれている。従って、電流検出信号Ｖｄによって、比較器１２１の入力端（−）に供給される基準電圧信号Ｖｒ１の値を変えることにより、給電用ケーブル７３、７４の電圧降下の影響を受けることなしに、高精度の過電圧保護動作を行うことができる。
【００４８】
更に具体的に述べると、補機用直流電源１３の端子で見た端子電圧は、ＤＣーＤＣコンバータ１０の出力端子８、９で見た端子電圧Ｖ０よりも、給電用ケーブル７３、７４による電圧降下分△Ｖ０だけ低くなっている。このことは、出力端子８ー９間で見た端子電圧Ｖ０が過電圧に相当する場合でも、補機用直流電源１３の端子電圧は、過電圧に至るまで、なお、給電用ケーブル７３、７４による電圧降下分△Ｖ０だけ余裕があることを意味する。
【００４９】
電圧降下分△Ｖ０は、給電用ケーブル７３、７４の抵抗と、給電用ケーブル７３、７４を流れる電流Ｉ２とによって定まるから、給電用ケーブル７３、７４の抵抗値は、その長さ及び種類等によって定まる定数と見ることができる。給電用ケーブル７３、７４を流れる電流Ｉ２は、補機用直流電源１３の充電状態、及び、補機１４の稼働状態によって変化する。
【００５０】
そこで、本発明においては、電流Ｉ２を検出して得られた電流検出信号Ｖｄにより、給電用ケーブル７３、７４における電圧降下分△Ｖ０を推定し、基準電圧Ｖｒを、推定された電圧降下分△Ｖ０に対応する△Ｖｒだけ上昇させた基準電圧信号Ｖｒ１に変える。これにより、Ｖ１＞Ｖｒ１となる電圧検出信号Ｖ１の値が、給電用ケーブル７３、７４による電圧降下分△Ｖ０に対応する基準電圧信号の変化分△Ｖｒだけ高くなる。このような回路作用により、補機用直流電源１３の端子電圧を検出したのと同様の過電圧保護作用が得られる。
【００５１】
しかも、過電圧保護回路１２は、出力端子８、９に現れる直流出力電圧Ｖ０を検出して電圧検出信号Ｖ１を生成する。従って、補機用直流電源１３の端子電圧を直接に検出する場合と異なって、検出用ケーブルが不要であり、実装密度の高い車載装置における検出用ケーブル引き回しの困難性、及び、コストアップを回避することができる。
【００５２】
図５は本発明に係る車載用電源装置を用いた車載装置の更に別の実施例を示す電気回路図である。図４に現れた構成部分と同一の構成部分については、同一の参照符号を付してある。図５の実施例の特徴は、電流検出回路２８が、入力端子６、７に流れる電流Ｉ１またはそれに対応する電流を検出するようになっていることである。ＤＣーＤＣコンバータ１０の入力側に流れる電流Ｉ１は、出力側に流れる電流Ｉ２と対応関係にあるから、ＤＣーＤＣコンバータ１０の入力側に流れる電流Ｉ１を検出することによっても、図３に示す回路と同様の作用効果を得ることができる。
【００５３】
図６は本発明に係る車載用電源装置を用いた車載装置の更に別の実施例を示す電気回路図である。図４に現れた構成部分と同一の構成部分については、同一の参照符号を付してある。この実施例の特徴は、基準電圧信号設定回路２７が、加算回路によって構成されていることである。即ち、基準電圧Ｖｒに対して、電流検出信号Ｖｄを加算することにより、電圧検出信号Ｖ１及び基準電圧信号Ｖｒ１について、Ｖ１＞Ｖｒ１となる電圧検出信号Ｖ１の値が、電流検出信号Ｖｄだけ高くなるように設定される。電流検出信号Ｖｄは給電用ケーブル７３、７４による電圧降下分△Ｖ０に対応する。従って、補機用直流電源１３の端子電圧を検出したのと同様の過電圧保護作用が得られる。電流検出回路２８は、出力端子８、９を流れる電流Ｉ２またはそれに対応する電流を検出するように、ＤＣーＤＣコンバータの出力側に挿入されている。
【００５４】
図７は本発明に係る車載用電源装置を用いた車載装置の更に別の実施例を示す電気回路図である。図５に現れた構成部分と同一の構成部分については、同一の参照符号を付してある。この実施例の特徴は、電流検出回路２８を、入力端子６、７に流れる電流Ｉ１またはそれに対応する電流を検出するように、ＤＣーＤＣコンバータの入力側に挿入した回路構成において、基準電圧信号設定回路２７を、加算回路によって構成したことである。
【００５５】
図８は本発明に係る車載用電源装置を用いた車載装置の具体的な回路構成を示す電気回路図である。図８に示された実施例は、図４に図示された車載用電源装置の具体例に対応する。図４に現れた構成部分と同一の構成部分については、同一の参照符号を付してある。
【００５６】
ＤＣーＤＣコンバータ１０は、スイッチング回路１０１と、トランス１０２と、整流用ダイオード１０３、１０４と、チョークコイル１０５と、出力平滑用のコンデンサ１０６とを含んでいる。スイッチング回路１０１としては、種々の回路構成を採用することができる。例えば、１つのスイッチング素子をトランス１０２の一次巻線Ｎ１に直列に接続し、一次巻線Ｎ１を通して供給される直流入力電圧Ｖｉｎをスイッチング素子でスイッチングする回路構成、または、４つのスイッチング素子をブリッジ接続し、２つのスイッチング素子を対として交互にスイッチングさせ、トランス１０２の一次巻線Ｎ１に、交互に、逆方向の電流を供給して励磁する回路構成を採用することができる。実施例は、スイッチング回路１０１が後者の回路構成になる例を示している。トランス１０２の二次巻線Ｎ２の中点を、電流検出回路２８を介して、低電位側の出力ライン７２に結び、二次巻線Ｎ２の両端に整流用ダイオード１０３、１０４を接続し、ダイオード１０３、１０４のカソードを、チョークコイル１０５の一端に共通に接続してある。チョークコイル１０５の他端は、高電位側の出力ライン７１に接続されている。
【００５７】
電流検出回路２８は、例えば、ホール素子等でなる電流検出素子２８１、信号処理回路２８０、バッファ回路２８５及び抵抗２８６等を含んでいる。電流検出素子２８１によって得られた電流検出信号は、信号処理回路２８０、バッファ回路２８５を介して、基準電圧設定回路２７に供給される。
【００５８】
基準電圧設定回路２７は、基準電圧Ｖｒを、抵抗２７１及び抵抗２７２の直列回路によって分圧する。電流検出回路２８から出力される電流検出信号Ｖｄは、抵抗２８６を介して、抵抗２７１及び抵抗２７２の接続点に供給される。従って、抵抗２７１及び抵抗２７２の接続点では、基準電圧Ｖｒを、抵抗２７１及び抵抗２７２によって分圧し、抵抗２７２の端子電圧として取り出される電圧と、電流検出回路２８から供給された電流検出信号Ｖｄを、抵抗２８６及び抵抗２７２によって分圧し、抵抗２７２の端子電圧として取り出される電圧とを合成した基準電圧信号Ｖｒ１が得られることになる。
【００５９】
基準電圧信号Ｖｒ１は、既に説明したように、比較器１２１の入力端（−）に供給され、入力端（＋）に供給された電圧検出信号Ｖ１と比較される。ここで、基準電圧信号Ｖｒ１は、基準電圧Ｖｒを分圧して得られた電圧と、電流検出信号Ｖｄを分圧して得られた電圧とを合成した信号であるから、Ｖ１＞Ｖｒ１となる電圧検出信号Ｖ１の値が、電圧降下分△Ｖ０に対応する分だけ高くなるように設定される。電流検出信号Ｖｄは給電用ケーブル７３、７４による電圧降下分△Ｖ０に対応する。従って、補機用直流電源１３の端子電圧を検出したのと同様の過電圧保護作用が得られる。
【００６０】
図９は本発明に係る車載用電源装置を用いた車載装置の具体的な回路構成を示す電気回路図である。図９に示された実施例は、図７に図示された車載用電源装置の具体例に対応する。図７、５に現れた構成部分と同一の構成部分については、同一の参照符号を付してある。図８の実施例と異なる点は、電流検出素子２８１を構成するカレントトランスを、トランス１０２の一次巻線Ｎ１側であって、スイッチング電流の流れる回路ループに挿入した点である。それ以外の点は、図８に示した回路構成と実質的に同じであるので、説明は省略する。
【００６１】
図５〜９の何れの実施例においても、主電源投入スイッチ２Ａと連動し、オフになるスイッチ手段２Ｂが備えられている。スイッチ手段２Ｂが、主電源投入スイッチ２Ａと連動してオフになると、直流出力電圧Ｖ０を検出するために備えられた抵抗分圧回路１２２、１２３が、オープン回路となる。従って、車の不使用期間が長期にわたった場合でも、直流出力検出用の抵抗分圧回路１２２、１２３による補機用直流電源１３の放電が完全に阻止される。このため、主電源投入スイッチ２Ａがオフになっているとき、過電圧保護回路１２による補機用直流電源１３の放電作用を完全に阻止し得る。この点は、図１に示した実施例と同じである。
【００６２】
【発明の効果】
以上述べたように、本発明によれば、次のような効果を得ることができる。
（ａ）補機用直流電源および補機等を、過電圧から保護する過電圧保護機能を有する車載用電源装置を提供することができる。
（ｂ）主電源投入スイッチ（イグニッションスイッチ）がオフになっているとき、過電圧保護回路による補機用直流電源の放電作用を完全に阻止し得る車載用電源装置を提供することができる。
（ｃ）最小限の回路変更によって、過電圧保護回路による補機用直流電源の放電作用を完全に阻止し得る車載用電源装置を提供することができる。
（ｄ）車の不使用時の補機用直流電源の放電を確実に阻止し得る車載用電源装置を提供することができる。
（ｅ）遮断電流が微小であり、小容量のスイッチ素子を用い得る車載用電源装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る車載用電源装置を用いた車載装置の電気回路図である。
【図２】図１に図示された車載装置において、車の主電源投入スイッチが閉じている場合の動作を説明するタイムチャートである。
【図３】図１に図示された車載装置において、主電源投入スイッチと、スイッチ手段との連動動作の一例を示すタイムチャートである。
【図４】本発明に係る車載用電源装置を用いた車載装置の別の実施例を示す電気回路図である。
【図５】本発明に係る車載用電源装置を用いた車載装置の更に別の実施例を示す電気回路図である。
【図６】本発明に係る車載用電源装置を用いた車載装置の更に別の実施例を示す電気回路図である。
【図７】本発明に係る車載用電源装置を用いた車載装置の更に別の実施例を示す電気回路図である。
【図８】本発明に係る車載用電源装置を用いた車載装置の具体的な回路構成を示す電気回路図である。
【図９】本発明に係る車載用電源装置を用いた車載装置の別の具体的な回路構成を示す電気回路図である。
【符号の説明】
１ 主電源（メインバッテリ）
２Ａ 主電源投入スイッチ
２Ｂ スイッチ手段
３ モータドライブ回路
５ 車載用電源装置
６、７ 入力端子
８、９ 出力端子
１０ ＤＣーＤＣコンバータ
１１ 制御回路
１２ 過電圧保護回路
１３ 補機用直流電源
１４ 補機
【発明の属する技術分野】
本発明は、車載用電源装置およびこの車載用電源装置を含む車載装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
電気自動車、および、ハイブリッド車においては、車輪を動かすモータおよびモータドライブ回路の他に、車載機器（以下補機と称する）を駆動するための車載用電源装置を備える。補機には、各種灯器、冷暖房装置、ラジオ等の各種の機器が含まれている。これらの補機は、充電可能な補機用直流電源から電力供給を受けて動作する。車載用電源装置は、主に、上述した補機用直流電源を充電すると共に、補機用直流電源と一緒になって、補機に電力を供給するために用いられる。車載用電源装置は、ＤＣーＤＣコンバータを含み、車輪駆動モータのための主電源（メインバッテリ）から、主電源投入スイッチ（イグニッションスイッチ）を経て供給される直流電力をスイッチングし、かつ、電圧値の異なる直流電圧に変換して、補機および補機用直流電源に供給する。
【０００３】
補機用直流電源の端子電圧および車載用電源装置の直流出力電圧は、通常は、補機に見合った電圧値に保たれている。ところが、ＤＣーＤＣコンバータの故障等のために、過電圧状態になることがある。過電圧状態になると、補機用直流電源および補機にダメージを与えることになるので、通常は、車載用電源装置に過電圧保護回路を備える。
【０００４】
過電圧保護回路としては、種々の回路構成が提案されているが、基本的には、車載用電源装置の直流出力電圧を、抵抗分圧回路によって検出し、検出された電圧信号を、基準電圧信号と比較し、電圧検出信号が基準電圧信号よりも高くなった時に、過電圧検出信号を出力する。そして、この過電圧検出信号を、制御回路に供給し、制御回路によって、ＤＣーＤＣコンバータの動作を停止させる。
【０００５】
上述したように、車載用電源装置は、補機用直流電源を充電すると共に、補機用直流電源と一緒になって、補機に電力を供給するために用いられるものであるので、車載用電源装置の直流出力側には、常に、補機用直流電源が接続された状態になっている。車載用電源装置の直流出力側には、直流出力電圧を検出する抵抗分圧回路が接続されているので、主電源投入スイッチをオフにした状態でも、抵抗分圧回路に電流が流れ、補機用直流電源の放電を招く。このため、車の不使用期間が長期にわたった場合には、補機用直流電源の放電が、使用不能の状態まで進んでしまうことがある。
【０００６】
更に、補機用の補機用直流電源が接続された状態になっている直流出力側に、直流出力電圧を検出する抵抗分圧回路が接続されているので、主電源投入スイッチがオフになっていても、抵抗分圧回路から過電圧保護回路に対して、電圧検出信号が入力されている。これに対して、電圧検出信号と対比される基準電圧信号は、主電源投入スイッチによってオン、オフされる直流入力電圧を利用して生成される。このため、車載装置の初期起動または再起動時に過電圧保護回路が誤動作を生じることがある。
【０００７】
実際の回路では、電圧検出のための分圧抵抗回路のみならず、基準電圧を作るための回路等が含まれてることがあり、このような場合には、補機用直流電源の放電は更に進む。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
本発明の課題は、補機用直流電源および補機等を、過電圧から保護する過電圧保護機能を有する車載用電源装置を提供することである。
【０００９】
本発明のもう一つの課題は、主電源投入スイッチ（イグニッションスイッチ）がオフになっているとき、過電圧保護回路による補機用直流電源の放電作用を完全に阻止し得る車載用電源装置を提供することである。
【００１０】
本発明の更にもう一つの課題は、最小限の回路変更によって、過電圧保護回路による補機用直流電源の放電作用を完全に阻止し得る車載用電源装置を提供することである
本発明の更にもう一つの課題は、車の不使用時の補機用直流電源の放電を確実に阻止し得る車載用電源装置を提供することである。
【００１１】
本発明の更にもう一つの課題は、遮断電流が微小であり、小容量のスイッチ素子を用い得る車載用電源装置を提供することである。
【００１２】
【課題を解決するための手段】
上述した課題を解決するため、本発明に係る車載用電源装置は、少なくとも一対の入力端子と、少なくとも一対の出力端子と、ＤＣーＤＣコンバータと、制御回路と、過電圧保護回路と、スイッチ手段とを含む。
【００１３】
前記ＤＣーＤＣコンバータは、前記一対の入力端子に主電源投入スイッチを介して供給される直流入力電圧を、異なる電圧値を持つ直流電圧に変換して、前記一対の出力端子に供給する。前記制御回路は、前記ＤＣーＤＣコンバータを制御する。
【００１４】
前記過電圧保護回路は、前記ＤＣーＤＣコンバータから前記一対の出力端子に供給される前記直流出力電圧を検出して電圧検出信号を生成するとともに、前記電圧検出信号を前記基準電圧信号と比較して過電圧検出信号を生成し、前記過電圧検出信号を前記制御回路に供給する。
【００１５】
前記スイッチ手段は、前記主電源投入スイッチと連動し、前記ＤＣーＤＣコンバータの出力側と前記過電圧保護回路との間に形成される電気回路を開閉する。
【００１６】
上述した車載用電源装置において、一対の入力端子に供給される直流入力電圧は、ＤＣーＤＣコンバータにより、異なる電圧値を持つ直流電圧に変換され、一対の出力端子に供給される。一対の入力端子に供給される直流入力電圧は、従来と同様に、車輪駆動用モータ、および、その駆動回路のために備えられた主電源（メインバッテリ）から供給される。一対の出力端子には、通常の構成に従って、補機用直流電源および補機が接続されている。ＤＣーＤＣコンバータは補機用直流電源および補機に適した電圧値を持つ直流電圧を出力する。補機用直流電源はＤＣーＤＣコンバータから供給される直流出力電圧によって充電される。補機は、主に、補機用直流電源を電源として動作する。
【００１７】
過電圧保護回路は、ＤＣーＤＣコンバータから一対の出力端子に供給される直流出力電圧を検出して電圧検出信号を生成する。ＤＣーＤＣコンバータの故障等で、直流出力電圧が過電圧状態になると、電圧検出信号が上昇する。そして、電圧検出信号が基準電圧信号よりも高くなった時に、過電圧検出信号を出力する。この過電圧検出信号を、制御回路に供給し、制御回路によって、ＤＣーＤＣコンバータの動作を停止させる。
【００１８】
スイッチ手段は、主電源投入スイッチと連動し、ＤＣーＤＣコンバータの出力側と過電圧保護回路との間に形成される電気回路を開閉する。この回路構成によれば、車の不使用期間が長期にわたった場合でも、過電圧保護回路に含まれる電気回路、例えば、直流出力電圧検出用の抵抗分圧回路による補機用直流電源の放電が、完全に阻止される。
【００１９】
しかも、主電源投入スイッチのオン、オフを利用して、スイッチ手段をオン、オフさせることができるから、専用のスイッチが不要であり、最小限の回路変更によって、過電圧保護回路による補機用直流電源の放電作用を完全に阻止し得る。
【００２０】
スイッチ手段は、主電源投入スイッチと連動するので、主電源投入スイッチをオフにすれば、スイッチ手段も必ずオフになる。即ち、スイッチ手段の切れ忘れを生じる余地がないから、車の不使用時の補機用直流電源の放電を確実に阻止することができる。
【００２１】
また、スイッチ手段は、ＤＣーＤＣコンバータの出力側と過電圧保護回路との間に形成される電気回路を開閉するので、遮断電流が微小であり、小容量のスイッチ素子を用いることができる。
【００２２】
一つの態様として、前記過電圧保護回路は、電圧検出回路と、比較器とを含む。前記電圧検出回路は、前記スイッチ手段を介して、前記ＤＣーＤＣコンバータの出力側に接続され、前記前記ＤＣーＤＣコンバータの出力側に現れる前記直流出力電圧を検出する。前記比較器は、前記直流出力電圧検出信号と、基準電圧とを比較して、前記直流出力電圧が前記基準電圧よりも高いときに、前記過電圧検出信号を出力する。この回路構成によれば、電圧検出回路による補機用直流電源の放電、それに伴う電力消費が完全に阻止される。
【００２３】
上記構成をとる場合、前記基準電圧は、前記主電源投入スイッチの投入と同期して立ち上がり、前記スイッチ手段は、前記基準電圧が前記電圧検出信号の定常レベルよりも高くなった後にオンとなるよう構成することが、望ましい。この構成によれば、初期起動及び再起動における過電圧保護回路の誤動作を回避することができる。
【００２４】
本発明の他の目的、構成及び利点については、添付図面を参照し、更に詳しく説明する。添付図面は、単に、例示に過ぎない。
【００２５】
【発明の実施の形態】
図１は本発明に係る車載用電源装置を用いた車載装置の電気回路図である。図示された車載装置は、主電源１と、主電源投入スイッチ２Ａと、モータドライブ回路３と、モータ４と、車載用電源装置５とを含む。主電源１は、バッテリを含む。モータドライブ回路３は、主電源１から、主電源投入スイッチ２Ａを介して供給される直流電力をモータ４に供給する。モータ４は、車輪駆動源として用いられる。内燃機関を有する車またはハイブリッド車においては、モータドライブ回路３及びモータ４の代わりに、または、これらとともに、内燃機関を有する。これらの場合、主電源投入スイッチ２Ａはイグニッションスイッチとして用いられる。
【００２６】
電源装置５は、少なくとも一対の入力端６、７と、少なくとも一対の出力端子８、９と、ＤＣーＤＣコンバータ１０と、制御回路１１と、過電圧保護回路１２と、スイッチ手段２Ｂとを含む。更に、実施例では、補機用直流電源１３および補機１４が図示されている。補機用直流電源１３は充電可能な二次バッテリである。
【００２７】
ＤＣーＤＣコンバータ１０は、入力端６、７に供給される直流入力電圧Ｖｉｎを、異なる電圧値を持つ直流電圧Ｖ０に変換して出力端子８、９に供給する。出力端子８は高電位側出力ライン７１に接続され、出力端子９は低電位側出力ライン７２に接続されている。ＤＣーＤＣコンバータ１０は、主電源投入スイッチ２Ａを介して、主電源１から直流入力電圧Ｖｉｎの供給を受ける。図示は、ＤＣーＤＣコンバータ１０を、主電源投入スイッチ２Ａに直接に接続した例を示してあるが、主電源投入スイッチ２Ａのオン、オフ信号によって動作する他のスイッチを利用してもよい。制御回路１１は、ＤＣーＤＣコンバータ１０を制御する。
【００２８】
過電圧保護回路１２は、ＤＣーＤＣコンバータ１０から出力端子８、９に供給される直流出力電圧Ｖ０を検出し、過電圧検出信号Ｖ２を生成し、過電圧検出信号Ｖ２を制御回路１１に供給する。
【００２９】
過電圧保護回路１２は、比較器１２１を含むことができる。比較器１２１は、入力端（＋）に電圧検出信号Ｖ１が供給され、入力端（−）に基準電圧信号Ｖｒ１が供給される。そして、電圧検出信号Ｖ１の電圧値が、基準電源から供給される基準電圧信号Ｖｒ１の電圧値よりも高いとき、即ち、Ｖ１＞Ｖｒ１のとき、過電圧である旨の過電圧検出信号Ｖ２を生成する。基準電源は直流入力電圧Ｖｉｎまたは直流出力電圧Ｖ０から得ることができる。
【００３０】
比較器１２１の出力端と、入力端（＋）との間にはダイオード１２４が接続されている。このダイオード１２４は比較器１２１の自己保持動作のために付加されたものである。実施例において、抵抗１２２、１２３によって、直流出力電圧Ｖ０を分圧し、その分圧電圧を、電圧検出信号Ｖ１として、入力端（＋）に供給する。
【００３１】
スイッチ手段２Ｂは、主電源投入スイッチ２Ａと連動し、ＤＣーＤＣコンバータ１０の出力側と過電圧保護回路１２との間に形成される電気回路を開閉する。即ち、スイッチ手段２Ｂは、車輪駆動装置に対して、主電源を供給するために備えられた主電源投入スイッチ２Ａがオンになったときにオンとなり、主電源投入スイッチ２Ａがオフになったときにオフになる。実施例において、スイッチ手段２Ｂは、高電位側出力ライン７１と、抵抗１２２及び抵抗１２３の直列回路で構成される電圧検出回路の一端との間に接続されている。抵抗分圧回路以外の電気回路であっても、補機用直流電源１３に対する放電回路を構成する回路であれば、本発明は適用できることはいうまでもない。
【００３２】
次に、主電源投入スイッチ２Ａが閉じている場合の動作を、図２を参照して説明する。入力端６、７に供給される直流入力電圧Ｖｉｎは、ＤＣーＤＣコンバータ１０により、異なる電圧値を持つ直流電圧Ｖ０に変換され、出力端子８、９に供給される。入力端６、７に供給される直流入力電圧Ｖｉｎは、従来と同様に、車輪駆動用モータ４、および、モータドライブ回路３等のために備えられた主電源（メインバッテリ）１から供給される。出力端子８、９には、通常の構成に従って、補機用直流電源１３および補機１４が接続されている。ＤＣーＤＣコンバータ１０は補機用直流電源１３および補機１４に適した電圧値を持つ直流電圧Ｖ０を出力する、補機用直流電源１３はＤＣーＤＣコンバータ１０から供給される直流出力電圧Ｖ０によって充電される。補機１４は、主に、補機用直流電源１３を電源として動作する。補機１４には、各種灯器、冷暖房装置、ラジオ等の各種の機器が含まれる。
【００３３】
主電源投入スイッチ２Ａが閉じられた場合、これに連動して、スイッチ手段２Ｂが閉じる。従って、高電位側出力ライン７１と低電位側出力ライン７２との間には、直流出力電圧Ｖ０を検出する抵抗１２２、１２３の直列回路が構成される。過電圧保護回路１２は、ＤＣーＤＣコンバータ１０から出力端子８、９に供給される直流出力電圧Ｖ０を検出して電圧検出信号Ｖ１を生成する。直流出力電圧Ｖ０が正常値にある場合は、電圧検出信号Ｖ１は基準電圧信号Ｖｒ１よりも低くなっており、比較器１２１の出力は低レベル（論理値０とする）にある。この状態は、過電圧が生じていないことに対応する。
【００３４】
ＤＣーＤＣコンバータ１０の故障等で、直流出力電圧Ｖ０が、例えば、ｔ１時（図２（ａ）参照）に過電圧状態になると、電圧検出信号Ｖ１が上昇する。そして、電圧検出信号Ｖ１が基準電圧信号Ｖｒ１よりも高くなった時に、比較器１２１が反転動作をし、論理値１の過電圧検出信号Ｖ２を出力する。この過電圧検出信号Ｖ２を、制御回路１１に供給し、制御回路１１によって、ＤＣーＤＣコンバータ１０の動作を停止させる。比較器１２１の出力端と入力端（＋）との間には、ダイオード１２４が接続されているので、出力端に論理値１の過電圧検出信号Ｖ２を生じた場合、この論理値１の過電圧検出信号Ｖ２は、ダイオード１２４を通して、入力端（＋）に供給される。従って、過電圧検出信号Ｖ２が一旦出力された後、電圧検出信号Ｖ１が論理値０に縮退したとしても、比較器１２１の出力である過電圧検出信号Ｖ２は、論理値１を維持する（図２（ｂ）参照）。
【００３５】
次に、主電源投入スイッチ２Ａが切られた（オフ）場合、スイッチ手段２Ｂは、主電源投入スイッチ２Ａと連動し、オフになる。これにより、直流出力電圧Ｖ０を検出するために備えられた抵抗分圧回路１２２、１２３が、オープン回路となる。従って、車の不使用期間が長期にわたった場合でも、直流出力検出用の抵抗分圧回路１２２、１２３による補機用直流電源１３の放電が完全に阻止される。このため、主電源投入スイッチ２Ａがオフになっているとき、過電圧保護回路１２による補機用直流電源１３の放電作用を完全に阻止し得る。
【００３６】
主電源投入スイッチ２Ａのオン、オフの信号は、車載装置の各種動作の基本信号として従来より利用されている。本発明において、このオン、オフ信号を利用して、スイッチ手段２Ｂを主電源投入スイッチ２Ａに連動させることができる。従って、最小限の回路変更によって、過電圧保護回路１２による補機用直流電源１３の放電作用を完全に阻止し得る。
【００３７】
しかも、スイッチ手段２Ｂは、主電源投入スイッチ２Ａと連動するので、主電源投入スイッチ２Ａをオフにすれば、スイッチ手段２Ｂも必ずオフになる。即ち、スイッチ手段２Ｂの切れ忘れを生じる余地がないから、車の不使用時の補機用直流電源１３の放電を確実に阻止することができる。
【００３８】
更に、スイッチ手段２Ｂは、ＤＣーＤＣコンバータ１０の出力側と過電圧保護回路１２との間に形成される電気回路、例えば電圧検出用の抵抗分圧回路１２２、１２３を開閉するので、遮断電流が微小であり、小容量のスイッチ素子を用いることができる。
【００３９】
比較器１２１において、電圧検出信号Ｖ１と、基準電圧Ｖｒ１とを比較して、過電圧検出信号Ｖ２を生成する回路構成を採用する場合、主電源投入スイッチ２Ａの投入と同期して基準電圧Ｖｒ１が立ち上がり、スイッチ手段２Ｂは、基準電圧Ｖｒ１が電圧検出信号の定常レベルよりも高くなった後にオンとなるように構成することが望ましい。この構成によれば、初期起動及び再起動における過電圧保護回路１２の誤動作を回避することができる。次にこの点について、図３を参照して説明する。
【００４０】
主電源投入スイッチ２Ａがｔ０時に投入された場合（図３（ａ）参照）、その投入と同期して、比較器１２１に供給される基準電圧Ｖｒ１を立ち上げる（図３（ｂ）参照）。このような回路動作は、主電源投入スイッチ２Ａが投入されたときに直ちに動作を開始する補助電源（図示しない）から、基準電圧Ｖｒ１を供給することによって実現できる。
【００４１】
主電源投入スイッチ２Ａと連動させるスイッチ手段２Ｂは、基準電圧Ｖｒ１が電圧検出信号Ｖ１の定常レベルＶＬ１よりも高くなったｔ１時よりは後のｔ２時にオンとなるよう構成する。従って、スイッチ手段２Ｂがオンとなるｔ２時は、主電源投入スイッチ２Ａがオンとなるｔ０時よりも、時間△ｔだけ遅れる（図３（ｃ）参照）。このような回路動作は、主電源投入スイッチ２Ａがオンとなったことを示す信号を、例えば、遅延回路に供給し、遅延回路によって得られた遅延時間をおいて、スイッチ手段２Ｂをオン動作させることにより、容易に実現することができる。
上記の回路作用によれば、初期起動及び再起動において、スイッチ手段２Ｂがオンとなるｔ２時には、過電圧でない限り、必ず、Ｖｒ１＞Ｖ１が成立するから、Ｖ１＞Ｖｒ１となることによる過電圧保護回路１２の誤動作を回避することができる。
【００４２】
次に、本発明に係る車載用電源装置の他の実施例を、図４〜９を参照して説明する。図４〜９の何れの実施例においても、主電源投入スイッチ２Ａと連動し、オフになるスイッチ手段２Ｂが備えられている。スイッチ手段２Ｂが、主電源投入スイッチ２Ａと連動してオフになると、直流出力電圧Ｖ０を検出するために備えられた抵抗分圧回路１２２、１２３が、オープン回路となる。従って、車の不使用期間が長期にわたった場合でも、直流出力検出用の抵抗分圧回路１２２、１２３による補機用直流電源１３の放電が完全に阻止される。このため、主電源投入スイッチ２Ａがオフになっているとき、過電圧保護回路１２による補機用直流電源１３の放電作用を完全に阻止し得る。この点は、図１に示した実施例と同じである。以下、図４〜９の実施例の説明に関しては、図１に示されていない特徴部分を中心にして説明する。
【００４３】
図４は本発明に係る車載用電源装置を用いた車載装置の電気回路図である。図４の実施例の特徴は、過電圧保護回路１２が、電流検出回路２８と、基準電圧設定回路２７とを含むことである。図示実施例において、電流検出回路２８は、出力端８、９に流れる電流Ｉ２またはこれに対応する電流を検出し、電流検出信号Ｖｄを出力する。電流検出信号Ｖｄは、電流Ｉ２を電圧に変換して得られた電圧信号である。電流検出回路２８としては、各種の電流検出手段を用いることができる。例えば、抵抗を用いた電流検出手段、電流Ｉ２によって生じる磁界に応答する電流検出手段等を用いることができる。また、電流検出回路２８を、脈動電流、または、交流電流の流れる回路ループ内に挿入した場合は、カレントトランス等を用いることもできる。
【００４４】
基準電圧設定回路２７は、電流検出回路２８によって得られた電流検出信号Ｖｄにより、基準電圧Ｖｒの値を変え、電圧検出信号Ｖ１と比較される基準電圧信号Ｖｒ１を、比較器１２１の入力端（−）に供給する。
【００４５】
次に、図４に示された実施例の動作を説明する。入力端６、７に供給された直流入力電圧Ｖｉｎは、ＤＣーＤＣコンバータ１０により、異なる電圧値を持つ直流電圧に変換され、出力端子８、９に供給される。そして、出力端子８、９に現れた直流出力電圧Ｖ０が、給電用ケーブル７３、７４を通して、補機用直流電源１３及び補機１４に供給される。
【００４６】
過電圧保護回路１２の電流検出回路２８は、出力端８、９に流れる電流Ｉ２またはこれに対応する電流を検出する。基準電圧設定回路２７は、電流検出回路２８によって得られた電流検出信号Ｖｄにより、基準電圧Ｖｒの値を変え、電圧検出信号Ｖ１と比較される基準電圧信号Ｖｒ１を、比較器１２１の入力端（−）に供給する。
【００４７】
ここで、電流検出信号Ｖｄには、給電用ケーブル７３、７４の抵抗、接続部分の接触抵抗、及び、給電用ケーブル７３、７４を流れる電流値の情報が含まれている。従って、電流検出信号Ｖｄによって、比較器１２１の入力端（−）に供給される基準電圧信号Ｖｒ１の値を変えることにより、給電用ケーブル７３、７４の電圧降下の影響を受けることなしに、高精度の過電圧保護動作を行うことができる。
【００４８】
更に具体的に述べると、補機用直流電源１３の端子で見た端子電圧は、ＤＣーＤＣコンバータ１０の出力端子８、９で見た端子電圧Ｖ０よりも、給電用ケーブル７３、７４による電圧降下分△Ｖ０だけ低くなっている。このことは、出力端子８ー９間で見た端子電圧Ｖ０が過電圧に相当する場合でも、補機用直流電源１３の端子電圧は、過電圧に至るまで、なお、給電用ケーブル７３、７４による電圧降下分△Ｖ０だけ余裕があることを意味する。
【００４９】
電圧降下分△Ｖ０は、給電用ケーブル７３、７４の抵抗と、給電用ケーブル７３、７４を流れる電流Ｉ２とによって定まるから、給電用ケーブル７３、７４の抵抗値は、その長さ及び種類等によって定まる定数と見ることができる。給電用ケーブル７３、７４を流れる電流Ｉ２は、補機用直流電源１３の充電状態、及び、補機１４の稼働状態によって変化する。
【００５０】
そこで、本発明においては、電流Ｉ２を検出して得られた電流検出信号Ｖｄにより、給電用ケーブル７３、７４における電圧降下分△Ｖ０を推定し、基準電圧Ｖｒを、推定された電圧降下分△Ｖ０に対応する△Ｖｒだけ上昇させた基準電圧信号Ｖｒ１に変える。これにより、Ｖ１＞Ｖｒ１となる電圧検出信号Ｖ１の値が、給電用ケーブル７３、７４による電圧降下分△Ｖ０に対応する基準電圧信号の変化分△Ｖｒだけ高くなる。このような回路作用により、補機用直流電源１３の端子電圧を検出したのと同様の過電圧保護作用が得られる。
【００５１】
しかも、過電圧保護回路１２は、出力端子８、９に現れる直流出力電圧Ｖ０を検出して電圧検出信号Ｖ１を生成する。従って、補機用直流電源１３の端子電圧を直接に検出する場合と異なって、検出用ケーブルが不要であり、実装密度の高い車載装置における検出用ケーブル引き回しの困難性、及び、コストアップを回避することができる。
【００５２】
図５は本発明に係る車載用電源装置を用いた車載装置の更に別の実施例を示す電気回路図である。図４に現れた構成部分と同一の構成部分については、同一の参照符号を付してある。図５の実施例の特徴は、電流検出回路２８が、入力端子６、７に流れる電流Ｉ１またはそれに対応する電流を検出するようになっていることである。ＤＣーＤＣコンバータ１０の入力側に流れる電流Ｉ１は、出力側に流れる電流Ｉ２と対応関係にあるから、ＤＣーＤＣコンバータ１０の入力側に流れる電流Ｉ１を検出することによっても、図３に示す回路と同様の作用効果を得ることができる。
【００５３】
図６は本発明に係る車載用電源装置を用いた車載装置の更に別の実施例を示す電気回路図である。図４に現れた構成部分と同一の構成部分については、同一の参照符号を付してある。この実施例の特徴は、基準電圧信号設定回路２７が、加算回路によって構成されていることである。即ち、基準電圧Ｖｒに対して、電流検出信号Ｖｄを加算することにより、電圧検出信号Ｖ１及び基準電圧信号Ｖｒ１について、Ｖ１＞Ｖｒ１となる電圧検出信号Ｖ１の値が、電流検出信号Ｖｄだけ高くなるように設定される。電流検出信号Ｖｄは給電用ケーブル７３、７４による電圧降下分△Ｖ０に対応する。従って、補機用直流電源１３の端子電圧を検出したのと同様の過電圧保護作用が得られる。電流検出回路２８は、出力端子８、９を流れる電流Ｉ２またはそれに対応する電流を検出するように、ＤＣーＤＣコンバータの出力側に挿入されている。
【００５４】
図７は本発明に係る車載用電源装置を用いた車載装置の更に別の実施例を示す電気回路図である。図５に現れた構成部分と同一の構成部分については、同一の参照符号を付してある。この実施例の特徴は、電流検出回路２８を、入力端子６、７に流れる電流Ｉ１またはそれに対応する電流を検出するように、ＤＣーＤＣコンバータの入力側に挿入した回路構成において、基準電圧信号設定回路２７を、加算回路によって構成したことである。
【００５５】
図８は本発明に係る車載用電源装置を用いた車載装置の具体的な回路構成を示す電気回路図である。図８に示された実施例は、図４に図示された車載用電源装置の具体例に対応する。図４に現れた構成部分と同一の構成部分については、同一の参照符号を付してある。
【００５６】
ＤＣーＤＣコンバータ１０は、スイッチング回路１０１と、トランス１０２と、整流用ダイオード１０３、１０４と、チョークコイル１０５と、出力平滑用のコンデンサ１０６とを含んでいる。スイッチング回路１０１としては、種々の回路構成を採用することができる。例えば、１つのスイッチング素子をトランス１０２の一次巻線Ｎ１に直列に接続し、一次巻線Ｎ１を通して供給される直流入力電圧Ｖｉｎをスイッチング素子でスイッチングする回路構成、または、４つのスイッチング素子をブリッジ接続し、２つのスイッチング素子を対として交互にスイッチングさせ、トランス１０２の一次巻線Ｎ１に、交互に、逆方向の電流を供給して励磁する回路構成を採用することができる。実施例は、スイッチング回路１０１が後者の回路構成になる例を示している。トランス１０２の二次巻線Ｎ２の中点を、電流検出回路２８を介して、低電位側の出力ライン７２に結び、二次巻線Ｎ２の両端に整流用ダイオード１０３、１０４を接続し、ダイオード１０３、１０４のカソードを、チョークコイル１０５の一端に共通に接続してある。チョークコイル１０５の他端は、高電位側の出力ライン７１に接続されている。
【００５７】
電流検出回路２８は、例えば、ホール素子等でなる電流検出素子２８１、信号処理回路２８０、バッファ回路２８５及び抵抗２８６等を含んでいる。電流検出素子２８１によって得られた電流検出信号は、信号処理回路２８０、バッファ回路２８５を介して、基準電圧設定回路２７に供給される。
【００５８】
基準電圧設定回路２７は、基準電圧Ｖｒを、抵抗２７１及び抵抗２７２の直列回路によって分圧する。電流検出回路２８から出力される電流検出信号Ｖｄは、抵抗２８６を介して、抵抗２７１及び抵抗２７２の接続点に供給される。従って、抵抗２７１及び抵抗２７２の接続点では、基準電圧Ｖｒを、抵抗２７１及び抵抗２７２によって分圧し、抵抗２７２の端子電圧として取り出される電圧と、電流検出回路２８から供給された電流検出信号Ｖｄを、抵抗２８６及び抵抗２７２によって分圧し、抵抗２７２の端子電圧として取り出される電圧とを合成した基準電圧信号Ｖｒ１が得られることになる。
【００５９】
基準電圧信号Ｖｒ１は、既に説明したように、比較器１２１の入力端（−）に供給され、入力端（＋）に供給された電圧検出信号Ｖ１と比較される。ここで、基準電圧信号Ｖｒ１は、基準電圧Ｖｒを分圧して得られた電圧と、電流検出信号Ｖｄを分圧して得られた電圧とを合成した信号であるから、Ｖ１＞Ｖｒ１となる電圧検出信号Ｖ１の値が、電圧降下分△Ｖ０に対応する分だけ高くなるように設定される。電流検出信号Ｖｄは給電用ケーブル７３、７４による電圧降下分△Ｖ０に対応する。従って、補機用直流電源１３の端子電圧を検出したのと同様の過電圧保護作用が得られる。
【００６０】
図９は本発明に係る車載用電源装置を用いた車載装置の具体的な回路構成を示す電気回路図である。図９に示された実施例は、図７に図示された車載用電源装置の具体例に対応する。図７、５に現れた構成部分と同一の構成部分については、同一の参照符号を付してある。図８の実施例と異なる点は、電流検出素子２８１を構成するカレントトランスを、トランス１０２の一次巻線Ｎ１側であって、スイッチング電流の流れる回路ループに挿入した点である。それ以外の点は、図８に示した回路構成と実質的に同じであるので、説明は省略する。
【００６１】
図５〜９の何れの実施例においても、主電源投入スイッチ２Ａと連動し、オフになるスイッチ手段２Ｂが備えられている。スイッチ手段２Ｂが、主電源投入スイッチ２Ａと連動してオフになると、直流出力電圧Ｖ０を検出するために備えられた抵抗分圧回路１２２、１２３が、オープン回路となる。従って、車の不使用期間が長期にわたった場合でも、直流出力検出用の抵抗分圧回路１２２、１２３による補機用直流電源１３の放電が完全に阻止される。このため、主電源投入スイッチ２Ａがオフになっているとき、過電圧保護回路１２による補機用直流電源１３の放電作用を完全に阻止し得る。この点は、図１に示した実施例と同じである。
【００６２】
【発明の効果】
以上述べたように、本発明によれば、次のような効果を得ることができる。
（ａ）補機用直流電源および補機等を、過電圧から保護する過電圧保護機能を有する車載用電源装置を提供することができる。
（ｂ）主電源投入スイッチ（イグニッションスイッチ）がオフになっているとき、過電圧保護回路による補機用直流電源の放電作用を完全に阻止し得る車載用電源装置を提供することができる。
（ｃ）最小限の回路変更によって、過電圧保護回路による補機用直流電源の放電作用を完全に阻止し得る車載用電源装置を提供することができる。
（ｄ）車の不使用時の補機用直流電源の放電を確実に阻止し得る車載用電源装置を提供することができる。
（ｅ）遮断電流が微小であり、小容量のスイッチ素子を用い得る車載用電源装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る車載用電源装置を用いた車載装置の電気回路図である。
【図２】図１に図示された車載装置において、車の主電源投入スイッチが閉じている場合の動作を説明するタイムチャートである。
【図３】図１に図示された車載装置において、主電源投入スイッチと、スイッチ手段との連動動作の一例を示すタイムチャートである。
【図４】本発明に係る車載用電源装置を用いた車載装置の別の実施例を示す電気回路図である。
【図５】本発明に係る車載用電源装置を用いた車載装置の更に別の実施例を示す電気回路図である。
【図６】本発明に係る車載用電源装置を用いた車載装置の更に別の実施例を示す電気回路図である。
【図７】本発明に係る車載用電源装置を用いた車載装置の更に別の実施例を示す電気回路図である。
【図８】本発明に係る車載用電源装置を用いた車載装置の具体的な回路構成を示す電気回路図である。
【図９】本発明に係る車載用電源装置を用いた車載装置の別の具体的な回路構成を示す電気回路図である。
【符号の説明】
１ 主電源（メインバッテリ）
２Ａ 主電源投入スイッチ
２Ｂ スイッチ手段
３ モータドライブ回路
５ 車載用電源装置
６、７ 入力端子
８、９ 出力端子
１０ ＤＣーＤＣコンバータ
１１ 制御回路
１２ 過電圧保護回路
１３ 補機用直流電源
１４ 補機
Claims (4)
- 少なくとも一対の入力端子と、少なくとも一対の出力端子と、ＤＣ−ＤＣコンバータと、制御回路と、過電圧保護回路と、スイッチ手段とを含む車載用電源装置であって、
前記ＤＣ−ＤＣコンバータは、前記一対の入力端子に主電源投入スイッチを介して供給される直流入力電圧を、異なる電圧値を持つ直流出力電圧に変換して、前記一対の出力端子に供給し、
前記制御回路は、前記ＤＣ−ＤＣコンバータを制御し、
前記スイッチ手段は、前記主電源投入スイッチと連動し、前記ＤＣ−ＤＣコンバータの出力側と前記過電圧保護回路との間に形成される電気回路を開閉し、
前記過電圧保護回路は、電圧検出回路と、比較器とを含み、
前記電圧検出回路は、前記スイッチ手段を介して、前記ＤＣ−ＤＣコンバータの出力側に接続され、前記ＤＣ−ＤＣコンバータの出力側に現れる前記直流出力電圧を検出し、
前記比較器は、前記直流出力電圧と、基準電圧とを比較して、前記直流出力電圧が前記基準電圧よりも高いときに、過電圧検出信号を生成して前記制御回路に供給し、
前記基準電圧は、前記主電源投入スイッチの投入と同期して立ち上がり、
前記スイッチ手段は、前記基準電圧が前記直流出力電圧の定常レベルよりも高くなった後にオンとなる、
車載用電源装置。 - 請求項１に記載された車載用電源装置であって、
前記一対の出力端子は、車載負荷を接続するために備えられ、
前記車載負荷は、充電可能な蓄電器と、補機とを含む
車載用電源装置。 - 請求項１又は２に記載された車載用電源装置であって、
前記過電圧保護回路は、電流検出回路と、基準電圧設定回路とを含み、
前記電流検出回路は、前記入力端子もしくは出力端子に流れる電流またはこれに対応する電流を電圧信号として検出し、
前記基準電圧設定回路は、前記電圧信号を基準電圧に加算して、加算された基準電圧信号を得る、
車載用電源装置。 - 主電源と、主電源投入スイッチと、車輪駆動装置と、電源装置とを含む車載装置であって、
前記主電源は、メインバッテリを含み、
前記車輪駆動装置は、前記主電源から、前記主電源投入スイッチを介して供給される電力によって動作を開始し、
前記電源装置は、請求項１乃至３の何れかに記載された車載用電源装置でなり、前記主電源投入スイッチを介して、前記主電源から前記直流入力電圧が供給される
車載装置。
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